DE69310496T2

DE69310496T2 - Selbstreinigender Luftpumpenspender

Info

Publication number: DE69310496T2
Application number: DE69310496T
Authority: DE
Inventors: Miro S Cater
Original assignee: Bespak PLC
Current assignee: Consort Medical Ltd
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1993-08-24
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2013-08-25
Also published as: CN1052206C; JPH06254445A; ES2101236T3; EP0618147B1; ATE152686T1; US5348189A; EP0618147A3; EP0618147A2; CN1103012A; DE69310496D1

Description

Diese Erfindung betrifft eine Abgabevorrichtung zur Abgabe von Flüssigkeiten als zerstäubtes Spray durch Pumpwirkung und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich eine Vorrichtung zur Abgabe von Produkten, die auf Wasser basieren.
Im Stand der Technik ist es weithin bekannt, daß unter Druck gesetzte Spender, die leicht flüchtige Treibmittel enthalten, eine optimale Leistung für Haarsprays und andere Körperpflegeformulierungen liefern. Jedoch wird in Zukunft die Verwendung solcher Treibmittel aus Umwelterwägungen heraus vermindert werden. Pumpspender sind eine annehmbare Alternative, vorausgesetzt, daß Alkohol als Lösungsmittel dieser Formulierungen verwendet wird, um die Neigung zu verstopfen zu minimieren. Jedoch ist Alkohol eine leicht flüchtige organische Verbindung (VOC) und solche Verbindungen erzeugen auch Umweltschäden. Zukünftige VOC- Normen werden die Verwendung von VOCs einschränken.
Das naheliegende Substitutionsprodukt für VOCs ist Wasser. Jedoch bewirken auf Wasser basierende Formulierungen bei Pumpspendern von bekanntem Typ ein Verstopfen, insbesondere dann, wenn die Formulierungen einen hohen Prozentsatz an Feststoffen enthalten.
Ein weiteres Problem liegt darin, daß die Abflußöffnung blockiert werden kann, was ein Versagen des Spenders verursacht.
In der US 5,110,052 wird mit Bezug auf Figur 14 vorgeschlagen, einen Spender vorzusehen, der bei einer Stufe während der Betätigung Luft in das Ausströmspray einführt, gefolgt von einem Luftentleerungsvorgang, der die Reste des Produkts aus dem Spray entfernt, bevor solche Reste mit der Luft in Kontakt kommen, fest werden und die Abflußöffnung blockieren.
Ein Nachteil des vorgeschlagenen Spenders ist der, daß Luft aus einem Zylinder gepumpt wird, der von einem kappenförmigen Griff des Betätigungsmittels gebildet ist, das komplexe Mehrkomponentenventilstrukturen enthält.
Folglich ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue und verbesserte Abgabevorrichtung bereitzustellen, die einen vereinfachten Aufbau und eine verbesserte Leistung aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Abgabe von Flüssigkeit als zerstäubtes Spray durch Pumpwirkung offenbart, wobei die Vorrichtung umfaßt: einen Körper, der einen ersten Zylinder festlegt, innerhalb welchem ein erster Kolben hin- und herbewegbar angeordnet ist, um eine erste Kammer von veränderlichem Volumen festzulegen, die bei Verwendung eine Menge von abzugebender Flüssigkeit enthält;
einen zweiten Zylinder mit einem zweiten Kolben, um eine zweite Kammer von veränderlichem Volumen festzulegen, die bei Verwendung eine Menge an Luft enthält;
Betätigungsmittel, die während eines Betätigungshubs betriebsfähig sind, um zwischen den Kolben und jeweiligen Zylindern eine Relativbewegung in Richtungen zu bewirken, so daß die Volumina der jeweiligen Kammern reduziert werden, und während eines Rückkehrhubs betriebsfähig sind, um eine Rückkehrbewegung in jeweilige Ruhepositionen zu bewirken, in denen die jeweiligen Kammern expandiert sind;
Flüssigkeitsventilmittel, welche betriebsfähig sind, um während wenigstens einem Teil des Rückkehrhubs Flüssigkeit in die erste Kammer einzulassen und während wenigstens einem Teil des Betätigungshubs unter Druck stehende Flüssigkeit aus dieser freizugeben, wobei die Flüssigkeitsventilmittel eine Flüssigkeitsaustrittsöffnung zur Abgabe von Flüssigkeit aus der ersten Kammer umfassen;
Kanalmittel, die eine Abflußöffnung und einen Abgabekanal festlegen, der zwischen der Flüssigkeitsaustrittsöffnung und der Abflußöffnung in Verbindung steht, und
Luftleitungsmittel, die eine Luftleitung festlegen, die während wenigstens einem Teil des Betätigungshubs zwischen der zweiten Kammer und dem Abgabekanal in Verbindung steht,
wodurch bei Verwendung unter Druck gesetzte Luft in der zweiten Kammer über den Kanal durch die Abflußöffnung geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zylinder integral in koaxialer Ausrichtung mit dem ersten Zylinder als Teil des Körpers gebildet ist.
Die zweite Kammer und der zweite Kolben bilden dabei eine Luftpumpe, die im wesentlichen innerhalb des Körpers der Vorrichtung enthalten ist, wodurch ermöglicht wird, daß die Vorrichtung kompakter ist und die Notwendigkeit vermieden wird, daß die Luftpumpe sich in einem erweiterten Stellorgan außerhalb des Körpers befindet.
Vorzugsweise befindet sich der zweite Zylinder zwischen dem ersten Zylinder und den Betätigungsmitteln und der zweite Kolben umfaßt einen hohlen oberen Fortsatz, durch welchen sich ein oberer hohler Fortsatz des ersten Kolbens erstreckt, wobei der erste und der zweite Kolben derart ineinander gesteckt sind, daß sie durch die Bewegung der Betätigungsmittel im wesentlichen gemeinsam relativ zu dem Körper axial verlagert werden.
Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Flüssigkeitsventilmittel betriebsfähig, um die Flüssigkeitsaustrittsöffnung vor Beendigung des Betatigungshubs zu schließen, derart, daß während eines Endabschnitts des Betätigungshubs die Freigabe von Flüssigkeit aus der ersten Kammer angehalten ist.
Die Luftströmung setzt sich dann fort, nachdem die Flüssigkeitsströmung geendet hat, um Flüssigkeit aus dem Abgabekanal und der Abflußöffnung abzuführen, um danach ein Verstopfen und Blockieren zu verhindern.
Herkömmlicherweise wird die Flüssigkeitsaustrittsöffnung in Antwort auf eine Zunahme im Flüssigkeitsdruck innerhalb der ersten Kammer geöffnet, wobei die Vorrichtung ferner Druckentlastungsmittel umfaßt, welche betriebsfähig sind, um den Flüssigkeitsdruck in der ersten Kammer während des Endabschnittes des Betätigungshubs zu vermindern, um dadurch ein Schließen der Flüssigkeitsventilmittel zu bewirken.
Herkömmlicherweise umfassen die Flüssigkeitsventilmittel einen länglichen Schaft, welche einen oberen Abschnitt aufweist, der sich in den hohlen oberen Fortsatz des ersten Kolbens erstreckt und in und außer Eingriff mit dem ersten Kolben bewegbar ist, um die Flüssigkeitsaustrittsöffnung zu schließen bzw. zu öffnen, sowie einen unteren Abschnitt, der sich durch den ersten Zylinder erstreckt und ein unteres Ende umfaßt, welches am Umfang mit einer Innenfläche des Körpers in Eingriff bringbar ist, und dadurch die erste Kammer normalerweise schließt, wobei die Fläche mit einer Ausnehmung versehen ist, um zu ermöglichen, daß Flüssigkeit während des Endabschnitts des Betätigungshubs das untere Ende umgeht, um dadurch die Druckentlastungsmittel zu bilden.
Ein Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß die Position der Kolben während des Betätigungshubs, bei welchem der Flüssigkeitsstrom durch einen Luftstrom ersetzt wird, auf einfache Weise durch die Position der Ausnehmung relativ zu der axialen Ausdehnung der ersten Kammer bestimmt werden kann.
Die Vorrichtung kann Luftventilmittel umfassen, welche betriebsfähig sind, um unter Druck gesetzte Luft in der zweiten Kammer freizugeben und welche eine Luftaustrittsöffnung umfassen, die mit dem Abgabekanal in Verbindung steht, wobei die Luftventilmittel derart betriebsfähig sind, daß die Luftaustrittsöffnung während wenigstens eines Teils des Betatigungshubs offen sind und während dem Rückkehrhub geschlossen sind.
Vorteilhafterweise können die Luftventilmittel und die Flüssigkeitsventilmittel derart zusammenwirken, daß bei Beginn des Endabschnitts des Betätigungshubs die Flüssigkeitsaustrittsöffnung schließt und die Luftaustrittsöffnung öffnet.
Auf diese Weise ist es möglich für eine Flüssigkeitsströmung ohne hinzugefügte Luft vor einem Übergangspunkt zu sorgen, nach welchem Flüssigkeit abgestellt ist und lediglich Luft durch den Abgabekanal geführt wird, um den Kanal von restlicher Flüssigkeit zu entleeren.
Herkömmlicherweise ist die Luftaustrittsöffnung zwischen einem ringförmigen oberen Endabschnitt des hohlen oberen Fortsatzes des ersten Kolbens und einer Innenwand des hohlen oberen Fortsatzes des zweiten Kolbens festgelegt, die relativ bewegbar sind, um die Luftaustrittsöffnung zu öffnen und zu schließen und dadurch die Luftventile bilden.
Vorzugsweise ist die Flüssigkeitsaustrittsöffnung durch den ringförmigen oberen Endabschnitt des ersten Kolbens festgelegt, wobei sich die Luftaustrittsöffnung unmittelbar benachbart zu der Flüssigkeitsaustrittsöffnung befindet.
Ein Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß die Luftaustrittsöffnung, die zu der Flüssigkeitsaustrittsöffnung benachbart ist, ermöglicht, daß alle Flüssigkeit stromabwärts der Flüssigkeitsaustrittsöffnung während des Endabschnitts des Abgabehubs durch die Luftströmung ausgeblasen wird.
Die Luftventilmittel können ferner eine Lufteintrittsöffnung umfassen, die mit der zweiten Kammer in Verbindung steht und die am Ende des Rückkehrhubs geöffnet wird, um Luft in die zweite Kammer einzulassen.
Die zweite Kammer wird dadurch in Bereitschaft für die nächste Betätigung mit Luft nachgefüllt.
Bei einer alternativen Ausführungsform umfassen die Luftleitungsmittel eine Luftleitung, die durch den hohlen oberen Fortsatz des zweiten Kolbens festgelegt ist und kontinuierlich über eine kontinuierlich offene Luftaustrittsöffnung mit dem Abgabekanal in Verbindung steht, wodurch Luft während des Rückkehrhubs über den Abgabekanal in die zweite Kammer tritt.
Ein Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß während des Rückkehrhubs durch die kontinuierlich offene Luftaustrittsöffnung Luft in den zweiten Zylinder gezogen wird, wodurch ein Sog in dem Abgabekanal erzeugt wird und jegliche verbleibende Restflüssigkeit entfernt wird.
Herkömmlicherweise ist die Luftaustrittsöffnung zwischen einem ringförmigen oberen Ende des hohlen oberen Fortsatzes des ersten Kolbens und einer Innenwand des hohlen oberen Fortsatzes des zweiten Kolbens festgelegt, wobei die Flüssigkeitsaustrittsöffnung durch den ringförmigen oberen Endabschnitt des hohlen oberen Fortsatzes des ersten Kolbens festgelegt ist, wobei sich die Luftaustrittsöffnung unmittelbar benachbart zu der Flüssigkeitsaustrittsöffnung befindet.
Ein Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß die Luftaustrittsöffnung, die benachbart zur der Flüssigkeitsaustrittsöffnung angeordnet ist, sicherstellt, daß der Abflußkanal vollständig von Restflüssigkeit entleert wird.
Herkömmlicherweise legen die Kanalmittel eine Mischkammer fest, die sich stromabwärts sowohl der Luftaustrittsöffnung als auch der Flüssigkeitsaustrittsöffnung befindet, wobei sich die Mischkammer stromaufwärts der Abflußöffnung befindet, wodurch Luft und Flüssigkeit vor Abgabe gemischt werden.
Da die Luftaustrittsöffnung kontinuierlich offen bleibt, wird während des Abgabehubs Luft mit der Flüssigkeit vermischt, was beim unter-Druck-Setzen und Zerstäuben der Flüssigkeit hilft. Das Vorhandensein der Mischkammer hilft beim Mitreißen von Luftblasen in der Flüssigkeit vor der Abgabe.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform umfassen die Kanalmittel einen Luftkanal und einen Flüssigkeitskanal, der separat von dem Luftkanal ausgebildet ist, wobei sich der Luftkanal und der Flüssigkeitskanal von ihren jeweiligen Luft- und Flüssigkeitsaustrittsöffnungen zu einem Ort unmittelbar benachbart zu der Abflußöffnung erstrecken, wo sie verbunden sind, um ein Mischen von Luft und Flüssigkeit unmittelbar vor der Abgabe vorzusehen.
Für einige Produkte kann dies eine vorteilhafte Anordnung sein, bei der ein intensives Mischen der Luft und der Flüssigkeit bis unmittelbar vor der Abgabe verhindert wird.
Bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der zweite Zylinder vertikal und weist offene obere und untere Enden auf, wobei die Innenfläche des zweiten Zylinders benachbart zu dem oberen Ende eine Luftleitung aufweist. Die Luftleitung kann eine sich horizontal erstreckende Nut sein, die in der Innenfläche des zweiten Zylinders angeordnet ist.
Der erste Zylinder weist einen kleineren Durchmesser als der des zweiten Zylinders auf und weist offene obere und untere Enden auf, wobei sich das untere Ende des zweiten Zylinders mit dem oberen Ende des ersten Zylinders vereinigt. Ein dritter vertikaler Zylinder weist einen kleineren Durchmesser als der des ersten Zylinders auf und weist ein offenes oberes Ende und ein unteres Ende auf, das abgesehen von einer zentralen Öffnung geschlossen ist, wobei sich das untere Ende des ersten Zylinders mit dem oberen Ende des dritten Zylinders vereinigt.
Ein länglicher Schaft weist einen oberen Abschnitt auf, der sich nach oben durch das obere Ende des zweiten Zylinders erstreckt, und einen unteren Abschnitt, der sich nach unten durch die ersten und zweiten Zylinder mit einem unteren Ende, das am Umfang mit der Innenfläche des dritten Zylinders in Eingriff gebracht werden kann, erstreckt.
Ein erster Kolben weist einen oberen hohlen Fortsatz mit einem offenen oberen Ende auf, wobei sich der obere Abschnitt des Schafts innerhalb des oberen Fortsatzes des ersten Kolbens erstreckt und von diesem mit Abstand angeordnet ist und somit eine Flüssigkeitsleitung zwischen diesen festlegt. Der erste Kolben weist einen unteren Fortsatz auf, der sich mit einem unteren Ende durch den zweiten Zylinder innerhalb des ersten Kolbens nach unten erstreckt, welches untere Ende mit der Innenfläche des ersten Zylinders am Umfang in Eingriff gebracht werden kann.
Der zweite Kolben weist einen hohlen oberen Abschnitt auf, wobei sich der obere Fortsatz des ersten Kolbens innerhalb des oberen Abschnitts des zweiten Kolbens erstreckt und von diesem mit Abstand angeordnet ist und somit eine Luftleitung dazwischen festgelegt ist. Der zweite Kolben weist einen unteren Abschnitt mit einem Außenfortsatz auf, der mit der Innenwand des zweiten Zylinders am Umfang in Eingriff gebracht werden kann.
Ein Ansatz, der das obere Ende des zweiten Zylinders bedeckt, weist eine zentrale Öffung auf, durch welche sich der obere Abschnitt des Schafts, der obere Fortsatz des ersten Kolbens und der obere Abschnitt des zweiten Kolbens erstrecken, wobei der Ansatz eine integrale vertikale Wand aufweist, die an dem Außenumfang des oberen Endes des zweiten Zylinders gesichert ist und sich derart nach unten erstreckt, daß ein Lufteintrittskanal dazwischen ausgebildet ist. Der Lufteintrittskanal und die Nut legen eine Lufteintrittsöffnung fest, die offen ist, wenn der Außenumfang des unteren Endes des unteren Abschnitts mit der Nut ausgerichtet ist und der geschlossen ist, wenn dieser Außenumfang mit der Innenwand des zweiten Zylinders in Eingriff ist, wobei die Lufteintrittsöffnung die Luftleitung mit dem Luftkanal verbindet, wenn sie offen ist.
Jeder der ersten und zweiten Kolben ist zwischen angehobenen und gesenkten Positionen bewegbar, wobei der erste und der zweite Kolben miteinander in und außer Eingriff bringbar sind, wobei die ersten und zweiten Kolben, wenn sie außer Eingriff sind, eine offene Luftaustrittsöffnung festlegen, und wenn sie in Eingriff sind, eine geschlossene Luftaustrittsöffnung festlegen.
Der Schaft ist zwischen angehobenen und abgesenkten Positionen bewegbar, wobei der Schaft und der erste Kolben in und außer Eingriff bringbar sind, wobei der Schaft und der erste Kolben eine offene Flüssigkeitsaustrittsöffnung festlegen, wenn sie außer Eingriff sind, und eine geschlossene Flüssigkeitsaustrittsöffnung festlegen, wenn sie in Eingriff sind.
Die oberen und unteren Abschnitte des Schaftes können miteinander derart zusammenwirken, daß das obere Ende des unteren Abschnitts und das untere Ende des oberen Abschnittes miteinander verschlossen werden können, um eine geschlossene Flüssigkeitseintrittsöffnung festzulegen, und können voneinander entfernt werden, um einen Flüssigkeitskanal dazwischen festzulegen, der eine offene Flüssigkeitseintrittsöffnung bildet.
Der untere Abschnitt des Schafts kann hohl und an seinem unteren Ende offen sein. Vorspannungsmittel, die sich innerhalb des unteren Abschnittes und des dritten Zylinders erstrecken, können die Flüssigkeitseintrittsöffnung normalerweise in eine geschlossene Position vorspannen.
Bei Verwendung ist die Vorrichtung mit einem geeigneten Behälter verbunden, der mit einem abzugebenden Produkt gefüllt ist. Ein Tauchrohr ist mit der zentralen Öffnung des dritten Zylinders verbunden und erstreckt sich in die Formulierung. Der Ansatz, der zweite Kolben und der zweite Zylinder legen die zweite Kammer fest, auf die nachstehend als Luftkammer Bezug genommen ist. Die ersten und zweiten Kolben, der Schaft und der erste Zylinder legen eine erste Kammer fest, auf die nachstehend als Flüssigkeitskammer Bezug genommen ist, die mit der Flüssigkeitsleitung in Verbindung steht.
Wie nachstehend detaillierter beschrieben wird, kann in der Ruheposition Luft frei in die Luftkammer strömen, wobei die Flüssigkeitskammer mit Flüssigkeit gefüllt wird, die Flüssigkeitsleitung auch mit Flüssigkeit gefüllt wird und die Luftausritts- und die Flüssigkeitsaustrittsöffnungen geschlossen werden. Wenn die Pumpe durch einen Abwärtshub betätigt wird, wandern die Kolben und der Schaft abwärts und die Luftkammer und die Flüssigkeitskammer werden beide abgesperrt. Die Drücke in beiden Kammern beginnen anzusteigen.
Die Flüssigkeit ist jedoch inkompressibel und der Druck in der Flüssigkeitskammer ändert sich unmittelbar. Wenn dieser Druck die Vorspannkraft auf den Schaft übersteigt, bewegt sich der untere Abschnitt des Schaftes bezüglich des ersten Kolbens nach unten, die Flüssigkeitsaustrittsöffnung wird geöffnet und die Pumpe gibt bei einem vorbestimmten Druck Flüssigkeit ab.
Da die Luft kompressibel ist, steigt der Druck in der Luftkammer umgekehrt zu der Volumenabnahme der Luftkammer, die durch eine Abwärtsbewegung des zweiten Kolbens bewirkt wird. Wenn der Druck in der Luftkammer den Druck in der Flüssigkeitskammer übersteigt, bewegt sich der erste Kolben bezüglich des zweiten Kolbens nach unten, die Luftaustrittsöffnung öffnet sich und Luft wird in den Flüssigkeitsstrom eingeführt. In dieser Stufe wird die Flüssigkeitseintrittsöffnung geöffnet und der Druck in der Flüssigkeitskammer fällt, was ein Schließen der Flüssigkeitsaustrittsöffnung bewirkt. Die Luftaustrittsöffnung bleibt offen und die Komponente in dem Strom wird weiter abgegeben, so daß der Spender Luft sprayt und die äußeren Kanäle von Restflüssigkeit entleert.
Der Flüssigkeitsdruck kann zu jedem Zeitpunkt während des Abwärtshubs durch Lokalisieren einer Ausnehmung an der Innenwand des dritten Zylinders entspannt werden, die an irgendeiner Stelle zwischen den oberen und unteren Enden des dritten Zylinders angeordnet ist, welche ausgewählt ist, um den Punkt festzulegen, an welchem der Flüssigkeitsdruck zu entspannen ist. Wenn das untere Ende des unteren Abschnittes des Schafts mit der Ausnehmung ausgerichtet ist, wird die Dichtung zwischen dem dritten Zylinder und dem unteren Abschnitt des Schaftes gebrochen.
Die auf den Flüssigkeitskolben wirkenden Kräfte kehren sich sofort um und die Flüssigkeitsaustrittsöffnung wird geschlossen und die Luftaustrittsöffnung geöffnet.
Am Ende des Abwärtshubs wird ermöglicht, daß Umgebungsluft über die Durchlässe zwischen dem Ansatz und dem zweiten Kolben in den zweiten Zylinder tritt und von dort in den Kopfraum des Pakets. Während des Rückkehrhubs wird die Flüssigkeitskammer aufgrund der Rückschlagventilwechselwirkung der oberen und unteren Abschnitte des Schafts wieder mit Fluid aufgefüllt. Es wird ermöglicht, daß Luft oben beim Rückkehrhub in die Luftkammer eintritt.
Bei einer derartigen Anordnung kann sich der Endabschnitt des Flüssigkeitskanals linear in Flucht mit der Abflußöffnung erstrecken.
Die Begriffe 'obere' und 'untere' werden in der gesamten Beschreibung verwendet, um die Relativposition der Teile der Vorrichtung zu bezeichnen, wenn die Vorrichtung als Ganzes in der in den begleitenden Zeichnungen gezeigten Weise orientiert ist. Es ist zu verstehen, daß bei manchen Ausführungen das Verfahren in anderen Ausrichtungen ausgeführt werden kann, bei welchen die Teile, die bezüglich der Ausrichtung der Zeichnungen als obere und untere bezeichnet sind, jeweils nicht notwendigerweise oberste oder unterste bei der Verwendung sein müssen.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielsweise und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
Figur 1 ein vertikaler Querschnitt einer in Ruheposition gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist, wobei der Lufteintrittsweg durch einen Pfeil gezeigt ist;
Figur 1A eine vergrößerte Detailansicht eines Abschnitts des in Figur 1 gezeigten Aufbaus ist;
Figur 2 eine der Figur 1 ähnliche Ansicht beim Beginn des Abwärtshubs ist, wobei Flüssigkeitsabfluß durch einen Pfeil darstellt ist;
Figur 3 eine der Figur 1 ähnliche Ansicht bei einer Position im Abwärtshub ist, wenn der Flüssigkeitsabfluß aufgehört hat und der Flüssigkeitsabfluß, wie durch einen Pfeil dargestellt, fortfährt;
Figur 4 eine der Figur 1 ähnliche Ansicht am Ende des Abwärtshubs ist, wobei der Rückkehrluftfluß durch einen Pfeil dargestellt ist,
Figur 5 eine der Figur 1 ähnliche Ansicht bei einer Position des Aufwärtshubs ist, bei welcher die Flüssigkeitskammer beginnt, wieder aufzufüllen, wobei der Wiederauffüllfluß durch einen Pfeil dargestellt ist;
Figur 6 ein Diagramm ist, das die Änderungen der Luft- und Flüssigkeitsdrücke in den Luft- und Flüssigkeitskammern darstellt;
Figur 7 ein Diagramm der Kräfte ist, die während des Abwärtshubs auf den ersten Kolben wirken;
Figur 8 ein geschnittener Aufriß einer alternativen Vorrichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist, bei welcher eine Lufteintrittsöffnung permanent offen ist;
Figur 9 ein geschnittener Aufriß einer weiteren alternativen Vorrichtung ist, bei welcher sich das obere Ende des ersten Kolbens in das Stellorgan erstreckt;
Figur 10 ein Detail des Stellorgans der Figur 9 in Draufsicht ist;
Figur 11 ein Detail des Stellorgans der Figuren 9 und 10 ist, das Wirbelerzeugungsnuten zeigt;
Figur 12 ein geschnittener Aufriß einer weiteren alternativen Vorrichtung ist, bei welcher ein oberer Abschnitt des zweiten Kolbens mit dem Stellorgan in Eingriff ist;
Figur 13 ein Detail des Stellorgans der Figur 12 ist;
Figur 14 ein Detail eines weiteren alternativen Stellorgans zur Verwendung mit der Vorrichtung der Figur 12 ist;
Figur 15 ein geschnittener Aufriß einer weiteren alternativen Vorrichtung ist, bei welcher das Mischen von Luft und Flüssigkeit lokal an der Abgabeöffnung auftritt;
Figur 16 ein Detail des Stellorgans der Figur 15 ist;
Figur 17 ein weiteres Detail des Stellorgans der Figuren 15 und 16 ist; und
Figur 18 ein geschnittener Aufriß eines weiteren alternativen Stellorgans zur Verwendung mit der Vorrichtung der Figur 15 ist.
Wendet man sich nun den Figuren 1 bis 6 zu, umfaßt ein Luftablaßpumpspender 1 einen Körper 71, der im allgemeinen rohrförmig und von gestuftem Durchmesser ist, um erste, zweite und dritte Zylinder 14, 10 bzw. 18 festzulegen. Der zweite Zylinder 10 befindet sich zuoberst und weist offene obere und untere Enden 2 und 3 auf, sowie eine Innenfläche 12, die benachbart zu dem oberen Ende ausgespart ist, um eine horizontale Nut 12 vorzusehen, die einen Luftkanal darstellt, wie nachstehend weiter beschrieben wird.
Der erste vertikale Zylinder 14 hängt von dem zweiten Zylinder 10 ab und weist einen Durchmesser auf, welcher kleiner ist als der des zweiten Zylinders 10, sowie offene obere und untere Enden 4 und 5, wobei das untere Ende 3 des zweiten Zylinders an einem Innenabsatz 16 in das obere Ende des ersten Zylinders übergeht. Ein dritter vertikaler Zylinder 18 hängt von dem ersten Zylinder 14 ab und weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der des ersten Zylinders 14, sowie ein offenes oberes Ende 16 und ein unteres Ende 7, das bis auf eine zentrale Öffnung 20 geschlossen ist. Der dritte Zylinder 18 weist eine einspringende Innenwand 21 auf, die sich von der zentralen Öffnung 20 nach unten erstreckt, wobei die Innenwand ein unteres Ende 8 aufweist, das mit einem unteren Fortsatz 23 des dritten Zylinders 18 verbunden ist. Die Innenwand 21 und der Fortsatz 23 sind bei einer kreisförmigen Innenausnehmung 25 miteinander verbunden und der Raum innerhalb des Fortsatzes 23 bildet einen ringförmigen Bereich, der eine Feder 36 hält. Das untere Ende 5 des ersten Zylinders 14 geht an einem Innenabsatz 22 in das obere Ende 6 des dritten Zylinders 18 über.
Der dritte Zylinder 18 weist eine Innenfläche 9 auf, die benachbart zu dem unteren Ende 7 jedoch über diesem mit einer Ausnehmung 78 versehen ist.
Ein zweiteiliger länglicher Schaft 24, 26 weist einen oberen Abschnitt 24 auf, der sich nach oben durch das obere Ende 2 des zweiten Zylinders 10 erstreckt und weist einen separat ausgebildeten unteren Abschnitt 26 auf, der sich nach unten durch den ersten und dritten Zylinder 14 und 18 erstreckt, wobei der untere Abschnitt 26 ein unteres Ende 29 aufweist, das mit der Innenfläche 9 des dritten Zylinders 18 am Umfang in Dichteingriff gehalten ist.
In der Ruheposition des Spenders 1, wie in Figur 1 gezeigt, ist der untere Abschnitt 26 des Schafts durch Einwirkung der Feder 36 in Dichteingriff mit dem oberen Abschnitt 24 gehalten. Der untere Abschnitt 26 ist im Gebrauch außer Kontakt mit dem oberen Abschnitt 24 bewegbar, wie beispielsweise in den Figuren 1a und 5 gezeigt, um eine Flüssigkeitseintriffsöffnung 31 festzulegen. Ein Dichteingriff ist zwischen einem radial nach außen vorstehenden Ring 28, der integral mit dem oberen Abschnitt 24 ausgebildet ist, und einer nach außen und nach oben erweiterten Fläche 30 bewirkt, die an dem oberen Ende 33 des unteren Abschnitts 26 vorgesehen ist, wie in Figur 1a gezeigt, so daß die Fläche 30 am Umfang mit dem Ring 28 in Dichteingriff ist, wenn die Flüssigkeitseintrittsöffnung 31 geschlossen ist, und unter dem Ring 28 mit Abstand angeordnet ist, wenn die Öffnung offen ist. Ein integral mit dem unteren Abschnitt 26 ausgebildeter Ring 32 steht an dem oberen Ende 33 benachbart zu der Fläche 30 radial einwärts vor. Der obere Abschnitt 24 weist ein unteres Ende 37 auf, in welchem eine ringförmige Ausnehmung 34 am Umfang ausgebildet ist und eine oberste Windung 39 der Feder 36 aufnimmt. Diese Windung 39 ist unter dem Ring 32 angeordnet und weist einen größeren Durchmesser auf.
Das untere Ende 37 des oberen Abschnitts 24 erstreckt sich durch den Ring 32 in einem Ausmaß vor, das durch den Eingriff mit der obersten Windung 39 in der Ausnehmung 34 begrenzt ist, so daß die oberen und unteren Abschnitte 24 und 26 des Schafts immer in Gleiteingriff gehalten sind, ob die Flüssigkeitseintrittsöffnung offen ist oder geschlossen. Die Ausnehmung 34 weist mit Abstand angeordnete, vertikale Kanäle 38 zum Führen von Fluid in die und aus der Flüssigkeitseintrittsöffnung 31 auf, wenn diese offen ist.
Ein erster Kolben 41 weist einen hohlen oberen Fortsatz 40 mit einem offenen oberen Ende 43 auf, wobei sich der obere Abschnitt 24 des Schafts innerhalb des oberen Fortsatzes erstreckt und von diesem mit Abstand angeordnet ist, womit ein Flüssigkeitskanal 42 zwischen diesen festgelegt ist. Das offene obere Ende 43 des ersten Kolbens 41 legt eine Öffnung fest, die einen viel kleineren Querschnitt aufweist als die Größe des Rings 28, so daß der Austrittsdruck der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskanal 42 eine Nutzabwärtskraft auf den oberen Abschnitt 24 des Schafts erzeugt. Der erste Kolben 41 weist einen unteren Fortsatz 44 auf, der sich mit einem radial erweiteren unteren Ende 46 nach unten durch den zweiten Zylinder 10 in den ersten Zylinder 14 erstreckt, welches erweiterte untere Ende 46 in Umfangsdichteingriff mit der Innenfläche des ersten Zylinders gehalten ist. Wenn sich der erste Kolben 41 in seiner vollständig gesenkten Position befindet, wie in Figur 4 gezeigt, steht das untere Ende 46 mit dem Absatz 22 in Eingriff, wodurch eine Abwärtsbewegung des ersten Kolbens begrenzt wird.
Ein zweiter Kolben 45 weist einen hohlen oberen Abschnitt 48 auf, wobei sich der obere Fortsatz 40 des ersten Kolbens 41 innerhalb des oberen Abschnitts erstreckt und von diesem mit Abstand angeordnet ist, und so einen Luftkanal 50 zwischen diesen festlegt. Der zweite Kolben 45 weist einen unteren Abschnitt 52 mit einem ringförmigen, radial nach außen vorstehenden Fortsatz 54 auf, der am Umfang mit einer Innenwand 47 des zweiten Zylinders 10 in Eingriff gebracht werden kann. Wenn sich der zweite Kolben 45 in seiner vollständig abgesenkten Position befindet, wie in Figur 4 gezeigt, steht der Fortsatz 54 mit dem Absatz 16 in Eingriff, wodurch eine Abwärtsbewegung des zweiten Kolbens begrenzt ist.
Ein Kragen 56 bedeckt das obere Ende des zweiten Zylinders 10 und weist eine zentrale Öffnung 49 auf, durch welche sich der obere Abschnitt 24 des Schafts, der obere Fortsatz 40 des ersten Kolbens 41 und der obere Abschnitt 48 des zweiten Kolbens 45 erstrecken, wobei der Kragen eine integrale vertikale Wand 51 aufweist, die am Umfang an dem oberen Ende 2 des zweiten Zylinders 10 gesichert ist und sich derart nach unten erstreckt, daß ein Lufteintrittskanal 58 dazwischen gebildet ist. Der Lufteintrittskanal 58 und die Nut 12 legen eine Lufteintrittöffnung 53 fest, die offen ist, wenn der zweite Kolben 45 in der Ruheposition der Figur 1 vollständig angehoben ist, in welcher der Außenfortsatz 45 des zweiten Kolbens 45 mit der Nut ausgerichtet ist. Die Lufteintrittsöffnung 53 ist geschlossen, wenn der Außenfortsatz 54 mit der Innenwand 47 des zweiten Zylinders 10 in Eingriff ist, wenn der zweite Kolben nach unten bewegt ist, wie in den Figuren 2, 3 und 4 gezeigt. Wenn die Lufteintrittsöffnung 53 offen ist (wie in Figur 1), stellt sie eine Verbindung zwischen dem Lufteintrittskanal 58 und dem Luftkanal 50 bereit. Die Wand 51 ist integral mit einem Becher 63 größeren Durchmessers verbunden, der zur Verbindung mit der Öffnung eines Behälters (nicht gezeigt) verschraubt ist.
Jeder der ersten und zweiten Kolben 41 und 45 ist zwischen jeweiligen angehobenen und gesenkten Positionen bewegbar. Die oberen Enden 60 und 62 des ersten Kolbens 41 bzw. des zweiten Kolbens 45 können in und außer Dichteingriff gebracht werden; wenn sie außer Eingriff sind, legen diese oberen Enden eine Luftaustrittsöffnung 55 fest, die mit dem Luftkanal 50 in Verbindung steht, der offen ist, wie in Figur 3 gezeigt. Wenn die oberen Enden 60 und 62 in Eingriff stehen, wie in Figur 1 gezeigt, ist die Luftaustrittsöffnung 55 geschlossen.
Der Schaft 24, 26 ist zwischen angehobenen und gesenkten Positionen bewegbar. Ein oberes Ende 64 des oberen Abschnitts 24 des Schafts und das obere Ende 60 des oberen Fortsatzes 40 des ersten Kolbens 41 können in und außer Dichteingriff gebracht werden; wenn sie außer Eingriff sind, wie in Figur 2, legen diese oberen Enden 64 und 60 eine offene Flüssigkeitsaustrittsöffung 57 fest und wenn sie in Eingriff sind, wie in Figur 1, ist die Flüssigkeitsaustrittsöffnung geschlossen.
Der untere Abschnitt 26 des Schafts ist hohl und an seinem unteren Ende 29 offen. Das untere Ende 29 des unteren Abschnitts 26 weist eine radial nach außen vorstehende Rippe 79 auf, die in Gleitkontakt mit der Innenwand des dritten Zylinders 18 steht, so daß der untere Abschnitt 26 von dem dritten Zylinder 18 durch einen kleinen Zwischenraum beabstandet bleibt. Ein Vorspannmittel in Form der Feder 36 erstreckt sich innerhalb des unteren Abschnitts 26 und des dritten Zylinders 18, um die Flüssigkeitseintrittsöffnung 31 in ihre geschlossene Position vorzuspannen.
Ein Stellorgan 65 ist auf dem oberen Abschnitt 48 des zweiten Kolbens 45 aufgebracht und legt eine Stellorgankammer 67 fest, die mit der Luftaustrittsöffnung 55 und der Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 in Verbindung steht. Das Stellorgan umfaßt einen seitlich angebrachten Düseneinsatz 68, der eine Flüssigkeitsabflußöffnung 69 festlegt, die mit der Stellorgankammer 67 in Verbindung steht.
Bei Verwendung wird der Luftablaßpumpspender 1 mittels des verschraubten Bechers 63 mit einem geeigneten Behälter (nicht gezeigt) verbunden, der mit einem Produkt gefüllt ist. Ein Tauchrohr 66 ist mit der zentralen Öffnung 20 des dritten Zylinders 18 verbunden und erstreckt sich in das Produkt. Die ersten und zweiten Kolben 41 und 45 und der zweite Zylinder 10 legen eine ringförmige Luftkammer 59 fest. Der erste Kolben 41, der Schaft 24, 26 und der erste Zylinder 14 legen eine ringförmige Flüssigkeitskammer 61 fest, die mit dem Flüssigkeitskanal 42 in Verbindung steht.
In der Ruheposition der Figur 1 (und während des Normalbetriebs nach dem Ansaugenlassen) kann Luft frei in die Luftkammer 59 strömen, wobei die Flüssigkeitskammer 61 mit Flüssigkeit gefüllt wird, der Flüssigkeitskanal 42 auch mit Flüssigkeit gefüllt wird und die Luftaustrittsöffnung 55 und die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 geschlossen werden. Der Pumpspender 1 wird durch einen Abwärtshub des Stellorgans 65 betätigt, der die Kolben 41 und 45 und den Schaft 24, 26 drängt, sich nach unten zu verschieben, wobei die Luftkammer 59 durch das Schließen des Lufteintrittskanals 58 dann abgesperrt wird. Eine Abwärtsbewegung des ersten Kolbens 41 drückt den oberen Abschnitt 24 des Schafts nach unten und dieser drückt seinerseits den unteren Abschnitt 26 nach unten. Ein Gleitdichtkontakt ist zwischen dem unteren Ende 29 des unteren Abschnitts 26 des Schafts beibehalten und Reibkräfte tragen dazu bei, den unteren Abschnitt in Dichteingriff mit dem oberen Abschnitt 24 des Schafts zu zwängen, um so die Flüssigkeitseinlaßöffnung 31 zu schließen. Ein Flüssigkeitsvolumen ist daher in der Flüssigkeitskammer gefangen, da sowohl die Einlaßöffnung 31 als auch die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 geschlossen sind.
Die Drücke in beiden Kammern 61 und 59 beginnen zu steigen, wie in Figur 6 gezeigt. Der Druck in der Flüssigkeitskammer 61 steigt anfangs schnell an, da Flüssigkeit inkompressibel ist, und ein Überdruck in der Kammer 61 erzeugt eine Abwärtskraft auf das obere Element 24 des Schafts. Eine Abwärtsbewegung des oberen Abschnitts 24 des Schafts relativ zu dem ersten Kolben 41 ist durch die Feder 36 entgegengewirkt und eine Gleichgewichtsposition wird erreicht, in welcher sich die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 öffnet, wie in Figur 2 gezeigt, um zu ermöglichen, daß Flüssigkeit in die Stellorgankammer 67 fließt und dann unter Druck aus der Fluidabflußöffnung 69 ausgegeben wird. Der Druck in der Flüssigkeitskammer 61 ist in Figur 6 bei 70 gezeigt und durch die Kraft der Feder 36 und die Querschnittsabmessungen des Schafts 24, 26 bestimmt.
Da Luft kompressibel ist, nimmt der Druck in der Luftkammer 59, wie bei 72 in Figur 6 gezeigt, graduell zu und steigt entgegengesetzt mit der Abnahme des Volumens der Luftkammer. Bei einem gewissen Punkt während des Abwärtshubs kreuzen sich die Drücke in den zwei Kammern 59 und 61, wie bei 74 in Figur 6 gezeigt, so daß der Druck in der Luftkammer danach den in der Flüssigkeitskammer übersteigt. Wenn die Rippe 79 an dem unteren Ende 29 des unteren Abschnitts 26 des Schafts auf die Ausnehmung 78 trifft, wird der Flüssigkeitsdruck in der Flüssigkeitskammer 61 durch ein Entweichen von Flüssigkeit über die Ausnehmung gelöst und der Flüssigkeitsdruck fällt, wie durch die Kurve 75 in Figur 6 angedeutet. Die Position der Ausnehmung 78 relativ zu dem dritten Zylinder 18 (oder die Position der Rippe 79 relativ zu dem unteren Abschnitt 26) kann verändert werden, um eine gewünschte Position während des Abwärtshubs bereitzustellen, bei welcher das Kreuzen auftritt.
Die sich verändernden Drücke in den zwei Kammern erzeugen eine Summation von Kräften, die gegen den ersten Kolben 41 ausgeübt werden, wie bei 76 in Figur 7 gezeigt. Vor dem Kreuzen sind diese Kräfte auf den ersten Kolben 41 nach oben positiv und bewirken, daß die zwei Kolben 41 und 45 fest in Eingriff sind und somit die Luftaustrittsöffnung 55 geschlossen bleibt, während die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 offen ist und der Pumpspender Flüssigkeit sprayt. Jenseits dieses Kreuzens sind diese Kräfte auf den ersten Kolben 41 negativ. Die resultierende Abwärtsbewegung des ersten Kolbens 41 relativ zu dem zweiten Kolben 45 bewirkt, daß die Kolben 41 und 45 außer Eingriff gelangen, wodurch die Luftaustrittsöffnung 55 geöffnet wird und die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 geschlossen wird, wie in Figur 3 gezeigt.
Unter Druck freigesetzte Luft aus der Luftkammer 59 strömt dann durch den Luftkanal 50, aus der Luftaustrittsöffnung 55 heraus, durch die Stellorgankammer 67 und aus der Fluidabflußöffnung 69 heraus, wie in Figur 3 gezeigt. In der Stellorgankammer 67 und der Abflußöffnung 69 verbleibende Flüssigkeit wird dann von dem Stellorgan 65 durch diesen Luftstrom entleert.
Am Ende des Abwärtshubs, wie in Figur 4 gezeigt, bewegt die durch die Feder 36 vorgesehene Aufwärtskraft den Schaft 24, 26 und den ersten Kolben 41 relativ zu dem zweiten Kolben 45 nach oben, wodurch sowohl die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 als auch die Luftaustrittsöffnung 55 geschlossen werden, wie in Figur 4 gezeigt.
Das Freigeben des Stellorgans 65 ermöglicht dann den Rückkehrhub des Kolbens 1 unter Wirkung der Feder 36. Wenn sich der Schaft 24, 26 aufwärts bewegt, trennt sich aufgrund eines Reibungswiderstands zwischen dem unteren Ende 29 und der Innenfläche 9 des dritten Zylinders 18 der untere Abschnitt 26 des Schafts geringfügig von dem oberen Abschnitt 26, wodurch die Flüssigkeitseinlaßöffnung geöffnet wird, wie in Figur 1A gezeigt. Bei dieser Konfiguration ist der untere Abschnitt 26 des Schafts durch Kontakt zwischen der obersten Windung 39 der Feder 36, die mit dem sich einwärts erstreckenden Ring 32 in Eingriff ist, gehalten (während des Abwärtshubs, wobei sich der Ring 32 aufgrund von Aufwärtswiderstandskräften zwischen dem unteren Ende 29 und der Innenfläche 9) aus dem Kontakt mit der obersten Windung 39 bewegt.
Während des Aufwärtshubs tritt Flüssigkeit durch die Flüssigkeitseintrittsöffnung 31 in die Flüssigkeitskammer 61 und wird über das Tauchrohr 66 aus dem Behälter gezogen. Beim oberen Ende des Aufwärtshubs wird die Position der Figur 1 wieder erreicht, in welcher Luft durch den Luftkanal, der durch die Nut 12 vorgesehen ist, wieder in die Luftkammer 59 tritt.
Der Spender 1 ist dann zur Wiederverwendung bereit. Während ausgedehnten Zeiträumen zwischen aufeinanderfolgenden Betätigungen des Spenders 1 ist die Tendenz der Flüssigkeit in Kontakt mit Umgebungsluft, unerwünschte Reste hinterlassend, zu verdunsten, minimiert, da die Stellorgankammer 67 und die Abflußöffnung 69 mit einem Luftstrom am Ende jeder Betätigung gereinigt werden. Der Spender 1 ist daher zur Wiederverwendung bereit ohne die Notwendigkeit, das Stellorgan zu säubern, um irgendwelche Reste zu entfernen. Der Spender 1 ist daher zur Verwendung mit auf Wasser basierenden Formulierungen geeignet, insbesondere mit solchen, die einen hohen Prozentsatz Feststoffe enthalten.
Ein in Figur 8 gezeigter alternativer Spender 100 ist eine modifizierte Version des Spenders 1 der vorhergehenden Figuren und wird unter Verwendung von entsprechenden Bezugszeichen, dort wo für entsprechende Merkmale geeignet, beschrieben.
Der Spender 100 ist dem Spender 1 der vorhergehenden Figuren darin ähnlich, daß er erste und zweite Kolben 41 und 45 umfaßt, die in jeweiligen Zylindern 14 und 10 verschiebbar sind, um Volumina von Flüssigkeit und Luft innerhalb der jeweiligen Kammern 61 und 59 unter Druck zu setzen.
Der Spender 100 weist jedoch eine Luftaustrittsöffnung 55 auf, die mittels Rippen 101, die von dem oberen Ende 60 des ersten Kolbens 41 nach außen vorstehen, permanent offengehalten ist. Die Rippen 101 sind in Umfangsrichtung um das obere Ende 60 beabstandet, um dazwischen Luftkanäle festzulegen, die die Luftaustrittsöffnung 55 bilden.
Anders als der Spender 1, der eine sich horizontal erstreckende Nut 12 umfaßt, die in dem zweiten Zylinder 10 ausgebildet ist, um einen Luftkanal zu bilden, weist der Spender 100 einen zweiten Zylinder 10 auf, welcher ein oberes Ende 2 aufweist, das den gleichen inneren Querschnitt aufweist wie der Rest des zweiten Zylinders, so daß in der Ruheposition des Spenders 1, in welcher der zweite Kolben vollständig angehoben ist, wie in Figur 8 gezeigt, der Außenfortsatz 54 des zweiten Kolbens fortfährt, einen Umfangsdichtkontakt mit der Innenwand 47 des zweiten Zylinders auszuführen.
Bei Verwendung bewegt ein manuelles Drücken des Stellorgans 65 den zweiten Kolben 45 nach unten, wodurch das Luftvolumen innerhalb der Luftkammer 59 reduziert wird. Der erste Kolben 41 wird durch Kontakt mit dem zweiten Kolben 45 abwärts getrieben, wodurch das Volumen der Flüssigkeitskammer 61 vermindert wird. Luft wird aus der Luftkammer 59 durch den Luftkanal 50, durch die Luftaustrittsöffnung 55 in die Stellorgankammer 67 ausgestoßen. Der Flüssigkeitsdruck innerhalb der Flüssigkeitskammer 61 nimmt schnell auf ein Niveau zu, bei welchem Überdruck innerhalb des Flüssigkeitskanals 42 eine Abwärtskraft auf den oberen Abschnitt 24 des Schafts ausübt, die ausreichend ist, die Vorspannung der Feder 36 zu überwinden, so daß die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 geöffnet wird.
Unter Druck gesetzte Flüssigkeit wird dann aus der Flüssigkeitskammer 61 über den Flüssigkeitskanal 42 durch die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 in die Stellorgankammer 47 gezwängt, wo sie mit dem Luftstrom wirbelnd vermischt wird. Das Gemisch von Luft und Flüssigkeit tritt dann aus der Fluidabflußöffnung 69 als zerstäubtes Spray heraus.
Nach Vollendung des Abwärtshubs bewegen sich die ersten und zweiten Kolben 41 und 45 in Rückwärtsrichtung zu der Ruheposition hin, wie in Figur 8 gezeigt. Während der Rückwärtsbewegung des Rückwärtskolbens 41 bleibt die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 durch die Wirkung der Feder 36 geschlossen und die Flüssigkeitseintrittsöffnung 31 wird durch eine geringfügige Trennung zwischen den oberen und unteren Abschnitten 24 und 26 des Schafts geöffnet, so daß Flüssigkeit in die Flüssigkeitskammer 61 tritt.
Während der Rückkehrbewegung des zweiten Kolbens 45 zieht die Ausdehnung der Luftkammer 59 Luft über den Luftkanal 50 in die Luftkammer, wodurch innerhalb der Stellorgankammer 67 ein Sog erzeugt wird. Jegliche Restflüssigkeit, die in der Stellorgankammer oder in der Nähe des Düseneinsatz 68 und der Abflußöffnung 69 verbleibt, wird durch den Luftkanal 50 in die Luftkammer 59 nach unten gesaugt. Jegliche auf diese Weise gesammelte Flüssigkeit wird wenigstens teilweise in dem Luftstrom, der aus der Luftkammer 59 austritt, während des nächsten Betätigens des Spenders 100 mitgerissen.
Ein während des Rückkehrhubs erzeugter Luftsog stellt sicher, daß die Stellorgankammer 67 zwischen aufeinanderfolgenden Betätigungen frei von Flüssigkeit bleibt, wodurch der Aufbau von Rückständen, die durch Verdampfen der Flüssigkeit erzeugt werden, verhindert wird, was sonst zu einem teilweise Blockieren des Stellorgans oder sogar zu einem totalen Verstopfen führen würde.
Der Luftstrom von der Luftkammer 59 dient auch dazu, die Stellorgankammer 67 beim Endabschnitt des Wegs während des Abwärtshubs von Flüssigkeit zu entleeren, wenn das untere Ende 29 des Schaftunterabschnitts 26 auf die Ausnehmung 78 in dem dritten Zylinder 18 trifft. Ein plötzlicher Abfall des Flüssigkeitsdrucks zu diesem Zeitpunkt hat zur Folge, daß der Flüssigkeitsfluß abgestellt wird, wogegen der Luftstrom durch das Stellorgan 65 fortfährt, wodurch eine Entleerungswirkung erzielt wird.
In dem Spender 100 ist die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 zwischen dem oberen Ende 60 des ersten Kolbens 41 und dem oberen Ende 64 des Schaftoberabschnitts 24 festgelegt und die Luftaustrittsöffnung 55 ist zwischen dem oberen Ende 60 des ersten Kolbens und dem oberen Ende 62 des zweiten Kolbens festgelegt. Folglich befinden sich die Luft- und Flüssigkeitsaustrittsöffnungen 55 und 57 notwendigerweise in enger Nähe, so daß eine Flüssigkeit/Luft-Mischung unmittelbar beginnt, Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsaustrittsöffnung tritt und auch während des Rückkehrhubs ein Sog in der Nähe der Flüssigkeitsaustrittsöffnung ausgeübt wird, wodurch jegliche Restflüssigkeit aus diesem Bereich entfernt wird.
Ein weiterer alternativer Spender 120 ist in Figur 9 gezeigt und unter Verwendung von jenen Bezugszeichen beschrieben, die den vorhergehenden Figuren entsprechen, dort wo für entsprechende Merkmale geeignet.
Der Spender 120 unterscheidet sich von dem Spender 100 der Figur 8 in der Konfiguration des oberen Fortsatzes 40 des ersten Kolbens 41 und des oberen Abschnitts 48 des zweiten Kolbens 45 und in deren Beziehung zu dem Stellorgan 65.
Bei dem Spender 120 erstreckt sich der obere Fortsatz 40 des ersten Kolbens 41 über das obere Ende 62 des zweiten Kolbens 45 hinaus nach oben und ist in dem Stellorgan 65 dichtend aufgenommen. Der obere Fortsatz 40 legt einen sich vertikal erstreckenden Flüssigkeitsdurchtrittsweg 121 fest, der mit dem Flüssigkeitskanal 42 über die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 in Verbindung steht.
In Figur 9 ist die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 in ihrer geschlossenen Position gezeigt, die der Ruheposition des Spenders entspricht.
Der obere Abschnitt 40 des ersten Kolbens 41 ist als Paßsitz innerhalb des oberen Abschnitts 48 des zweiten Kolbens 45 aufgenommen, so daß bei Verwendung dort keine Relativbewegung zwischen dem ersten und zweiten Kolben stattfindet. Der obere Abschnitt 48 des zweiten Kolbens 45 ist mit Nuten versehen, die eine Luftströmung zwischen dem oberen Abschnitt 48 und dem oberen Fortsatz 40 erleichtern, um so zwischen dem Luftkanal 50 und der Stellorgankammer 67 in Verbindung zu stehen.
Bei Verwendung öffnet sich die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 während des Abwärtshubs des Spenders 120, was einen Fluß von unter Druck gesetzter Flüssigkeit ermöglicht, um durch den Flüssigkeitsdurchtrittsweg 121 in die Stellorgankammer 67 zu treten, wo sie mit Luft gemischt wird, die unter Druck von der Luftkammer 59 über den Luftkanal 50 geliefert wird. Die Luft und die Flüssigkeit mischen sich in der Stellorgankammer 67 und werden aus der Fluidabflußöffnung 69 als zerstäubtes Spray abgegeben. Wie in Figur 11 dargestellt, ist der Düseneinsatz 68 mit Wirbelinduziernuten 122 ausgeführt, die sich nicht radial von dem Umfang des Düseneinsatzes zu der zentral angeordneten Fluidabflußöffnung 69 erstrecken, um dem abgegebenen Spray eine Wirbelbewegung zu erteilen, und dadurch beim Zerbersten der Flüssigkeitströpfchen zu helfen.
Während des Rückkehrhubs des Spenders 120 bleibt die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 geschlossen und Restflüssigkeit im Bereich der Stellorgankammer 67 wird über den Luftkanal 50 in die Luftkammer 59 zurückgesaugt. Der Aufbau von Ablagerungen in der Nähe der Fluidabflußöffnung und der Stellorgankammer 67 wird verhindert.
Ein weiterer Spender 130 ist in den Figuren 12 und 13 gezeigt und ist unter Verwendung von jenen der vorhergehenden Figuren entsprechenden Bezugszeichen beschrieben, dort wo für entsprechende Elemente geeignet.
Bei dem Spender 130 ist der obere Abschnitt 48 des zweiten Kolbens 45 dichtend in dem Stellorgan 65 in Eingriff, so daß das hohle Innere des oberen Abschnitts mit der Stellorgankammer 67 in Verbindung steht. Der obere Abschnitt 48 ist mit einer radial einwärts vorstehenden Schulter 131 ausgebildet, die von einer zusammenwirkenden Schulter 132 in Eingriff genommen ist, die außen an dem oberen Fortsatz 40 des ersten Kolbens 41 ausgebildet ist, um dadurch ein Eindringen des ersten Kolbens in den zweiten Kolben 45 zu begrenzen. Bei Verwendung findet keine Relativbewegung zwischen den ersten und zweiten Kolben 41 und 45 statt und das obere Ende 60 des ersten Kolbens ist mit Nuten versehen, um zu ermöglichen, daß Luft zwischen dem Luftkanal 50 und der Stellorgankammer 67 in Verbindung steht, wobei die Nuten dadurch eine permanent offene Luftaustrittsöffnung 55 bilden.
Die Luftaustrittsöffnung 55 ist dadurch in enger Nähe zu der Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 angeordnet.
Die Stellorgankammer 67 stellt ein sich vertikal erstreckendes zylindrisches Volumen dar, in welchem sich Luft und Flüssigkeit während des Abgabehubs mischen. Während des Rückkehrhubs des Spenders 130 wird jegliche Restflüssigkeit im Bereich des Düseneinsatzes 68 und der Öffnung 69 in die Stellorgankammer 67 zurückgesaugt und von dort wird sie in den Luftkanal 50 gezogen, um in der Luftkammer 59 gesammelt zu werden.
Bei dieser Anordnung befindet sich der Ort der Luftaustrittsöffnung 55 am untersten Punkt der Stellorgankammer 67, in welcher Luft und Flüssigkeit gemischt werden, so daß Restflüssigkeit durch Sog während des Rückkehrhubs effizient herausgezogen wird.
Die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 55 ist ebenfalls in enger Nähe zu der Flüssigkeitsaustrittsöffnung 57 angeordnet, um Flüssigkeit aus der Nähe zu der Flüssigkeitsaustrittsöffnung während des Rückkehrhubs effizient zu entfernen.
Ein weiterer alternativer Spender 160 ist in Figur 14 gezeigt und stellt eine Modifikation des Spenders 130 der Figuren 12 und 13 dar. Anstatt des Düseneinsatzes 68 der Vorrichtung 130 weist die Vorrichtung 160 einen porösen Stopfen 161 auf, der mit einem großen Bohrauslaßkanal 162 zusammenwirkt, um Schaum zu erzeugen, wenn Luft und Flüssigkeit aus der Stellorgankammer 67 ausgegeben werden.
Der poröse Stopfen 161 ist aus einem Drahtgeflecht gebildet.
Ein weiterer alternativer Spender 140 ist in den Figuren 15, 16 und 17 gezeigt und wird unter Verwendung jenen der vorhergehenden Figuren entsprechenden Bezugszeichen beschrieben, wo es für entsprechende Elemente geeignet ist.
Der Spender 140 umfaßt erste und zweite Kolben 41 und 45, die die gleiche Konfiguration wie jene des Spenders 120 der Figur 9 aufweisen. Das Stellorgan 65 ist jedoch derart modifiziert, daß der obere Fortsatz 40 des ersten Kolbens 41 einen sich nach oben erstreckenden Flüssigkeitsdurchtrittsweg 121 aufweist, der mit einem sich horizontal erstreckenden Kanal 141 in Verbindung steht, der durch das Stellorgan 65 festgelegt ist und der von dem Luftstrom in das Stellorgan aus dem Luftkanal 50 isoliert ist.
Der horizontale Kanal 141 steht mit einem Umfangskanal 142 in Verbindung, der durch den Düseneinsatz 68 festgelegt ist und steht mit Wirbelnuten 122 in Verbindung, die bei Verwendung ermöglichen, daß Flüssigkeit von dem Umfangskanal durch die Nuten zu einer zentral positionierten Fluidabflußöffnung 69 fließt, aus der Flüssigkeit abgegeben wird.
Das Stellorgan 65 legt ferner einen sich horizontal erstreckenden Luftkanal 143 fest, der in Flucht mit der Fluidabflußöffnung 69 ist und mit dem Luftkanal 50 derart in Verbindung steht, daß bei Verwendung ein Luftstrom aus der Öffnung 69 tritt, indem er direkt durch den Luftkanal 143 strömt. Das Mischen von Luft und Flüssigkeit findet lokal bei der Fluidabflußöffnung 69 statt.
Ein weiterer alternativer Spender 150 ist in Figur 18 gezeigt und unter Verwendung von jenen der vorhergehenden Figuren entsprechenden Bezugszeichen für entsprechende Elemente beschrieben, wo geeignet.
Der Spender 150 ist dem Spender 140 der Figur 15 ähnlich, weist jedoch einen oberen Fortsatz 40 auf, der gegenüber dem ersten Kolben 41 dadurch modifiziert ist , daß er kürzer ist, um in einem geringeren Ausmaß in das Stellorgan 65 vorzustehen. Der obere Fortsatz 40 legt einen Flüssigkeitsdurchtrittsweg 121 fest, der mit einer Stellorgankammer 67 in Verbindung steht, die ihrerseits mit einem sich horizontal erstreckenden Kanal 151 in Verbindung steht, der mit der Fluidabflußöffnung 69 in Reihe ist und mit dieser in Verbindung steht.
Der Luftkanal 50 erstreckt sich periphär zu dem oberen Fortsatz 40 und ist von der Stellorgankammer 67 isoliert. Der Luftkanal 50 steht stattdessen mit einem Umfangskanal 152 in Verbindung, der sich in Umfangsrichtung von dem Düseneinsatz 68 erstreckt und mit Wirbelnuten 122 in Verbindung steht, die Luft aus dem Luftkanal 50 zu der Fluidabflußöffnung 69 liefern. Ein Mischen von Luft und Flüssigkeit bei Verwendung findet lokal an der Öffnung 69 statt.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen ist das Betätigungsmittel durch ein Stellorgan 65 vom Knopftyp dargestellt, der manuell durch Fingerdruck gedrückt wird. Alternative Ausführungsformen können einen Auslösemechanismus umfassen, bei welchem eine Bewegung eines Auslösers mit der Bewegung der Kolben 41 und 45 durch Hebelwirkung gekoppelt ist, um einen mechanischen Vorteil vorzusehen oder aus Bequemlichkeit.

Claims

1. Abgabevorrichtung (1) zur Abgabe von Flüssigkeit als zerstäubtes Spray durch Pumpwirkung, wobei die Vorrichtung umfaßt: einen Körper (71), der einen ersten Zylinder (14) festlegt, innerhalb welchem ein erster Kolben (41) hin- und herbewegbar angeordnet ist, um eine erste Kammer (61) von veränderlichem Volumen festzulegen, die bei Verwendung eine Menge von abzugebender Flüssigkeit enthält;

einen zweiten Zylinder (10) mit einem zweiten Kolben (45), um eine zweite Kammer (59) von veränderlichem Volumen festzulegen, die bei Verwendung eine Menge an Luft enthält;

Betätigungsmittel (65), die während eines Betätigungshubs betriebsfähig sind, um zwischen den Kolben und jeweiligen Zylindern eine Relativbewegung in Richtungen zu bewirken, so daß die Volumina der jeweiligen Kammern reduziert werden, und während eines Rückkehrhubs betriebsfähig sind, um eine Rückkehrbewegung in jeweilige Ruhepositionen zu bewirken, in denen die jeweiligen Kammern expandiert sind;

Flüssigkeitsventilmittel (28, 30, 60, 64), welche betriebsfähig sind, um während wenigstens einem Teil des Rückkehrhubs Flüssigkeit in die erste Kammer einzulassen und während wenigstens einem Teil des Betätigungshubs unter Druck stehende Flüssigkeit aus dieser freizugeben, wobei die Flüssigkeitsventilmittel eine Flüssigkeitsautrittsöffnung (43) zur Abgabe von Flüssigkeit aus der ersten Kammer umfassen;

Kanalmittel, die eine Abflußöffnung (69) und einen Abgabekanal (67) festlegen, der zwischen der Flüssigkeitsautrittsöffnung und der Abflußöffnung in Verbindung steht,

und Luftleitungsmittel (41, 48), die eine Luftleitung (50) festlegen, die während wenigstens einem Teil des Betätigungshubs zwischen der zweiten Kammer und dem Abgabekanal in Verbindung steht, wodurch bei Verwendung unter Druck gesetzte Luft in der zweiten Kammer über den Kanal durch die Abflußöffnung geleitet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zylinder integral in koaxialer Ausrichtung mit dem ersten Zylinder als Teil des Körpers gebildet ist.

2. Abgabevorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher sich der zweite Zylinder zwischen dem ersten Zylinder und den Betätigungsmitteln befindet und bei welcher der zweite Kolben einen hohlen oberen Fortsatz (48) umfaßt, durch welchen sich ein hohler oberer Fortsatz (40) des ersten Kolbens erstreckt, wobei der erste und zweite Kolben derart ineinandergesteckt sind, daß sie durch die Bewegung der Betätigungsmittel im wesentlichen gemeinsam relativ zu dem Körper axial verlagert werden.

3. Abgabevorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Flüssigkeitsventilmittel betriebsfähig sind, um die Flüssigkeitsautrittsöffnung vor Beendigung des Betätigungshubs zu schließen derart, daß während eines Endabschnitts des Betätigungshubs die Freigabe von Flüssigkeit aus der ersten Kammer angehalten ist.

4. Abgabevorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Flüssigkeitsautrittsöffnung in Antwort auf eine Zunahme im Flüssigkeitsdruck innerhalb der ersten Kammer geöffnet wird, wobei die Vorrichtung ferner Druckentlastungsmittel (78) umfaßt, welche betriebsfähig sind, um den Flüssigkeitsdruck in der ersten Kammer während des Endabschnitts des Betätigungshubs zu vermindern, um dadurch eine Schließung der Flüssigkeitsventilmittel zu bewirken.

5. Abgabevorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher die Flüssigkeitsventilmittel einen länglichen Schaft (24, 26) umfassen, welcher einen oberen Abschnitt (24) aufweist, der sich in den hohlen oberen Fortsatz (40) des ersten Kolbens erstreckt und in und außer Eingriff mit dem ersten Kolben bewegbar ist, um die Flüssigkeitsautrittsöffnung zu schließen bzw. zu öffnen, sowie einen unteren Abschnitt (26), der sich durch den ersten Zylinder erstreckt und ein unteres Ende (29) umfaßt, welches am Umfang mit einer Innenfläche (9) des Körpers in Eingriff bringbar ist, und dadurch die erste Kammer normalerweise schließt, wobei die Fläche mit einer Ausnehmung (78) versehen ist, um zu ermöglichen, daß Flüssigkeit während des Endabschnitts des Betätigungshubs das untere Ende umgeht, um dadurch die Druckentlastungsmittel zu bilden.

6. Abgabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend Luftventilmittel (60, 62), welche betriebsfähig sind, um unter Druck gesetzte Luft in der zweiten Kammer freizugeben und welche eine Luftaustrittsöffnung umfassen, die mit dem Abgabekanal in Verbindung steht, wobei die Luftventilmittel derart betriebsfähig sind, daß die Luftaustrittsöffnung während wenigstens eines Teils des Betatigungshubs offen sind und während dem Rückkehrhub geschlossen sind.

7. Abgabevorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die Luftventilmittel und die Flüssigkeitsventilmittel derart zusammenwirken können, daß bei Beginn des Endabschnitts des Betätigungshubs die Flüssigkeitsautrittsöffnung schließt und die Luftaustrittsöffnung öffnet.

8. Abgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, bei welcher die Luftaustrittsöffnung zwischen einem ringförmigen oberen Endabschnitt (60) des hohlen oberen Fortsatzes (40) des ersten Kolbens und einer Innenwand des hohlen oberen Fortsatzes (48) des zweiten Kolbens festgelegt ist, die relativ bewegbar sind, um die Luftaustrittsöffnung zu öffnen und zu schließen und dadurch die Luftventilmittel bilden.

9. Abgabevorrichtung nach Anspruch 8, bei welcher die Flüssigkeitsautrittsöffnung durch den ringförmigen oberen Endabschnitt des ersten Kolbens festgelegt ist, wobei sich die Luftaustrittsöffnung unmittelbar benachbart zu der Flüssigkeitsautrittsöffnung befindet.

10. Abgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei welcher die Luftventilmittel ferner eine Lufteintrittsöffnung (53) umfassen, die mit der zweiten Kammer in Verbindung steht und die am Ende des Rückkehrhubs geöffnet wird, um Luft in die zweite Kammer einzulassen.

11. Abgabevorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Luftleitungsmittel eine Luftleitung (50) umfassen, die durch den hohlen oberen Fortsatz (48) des zweiten Kolbens festgelegt ist und kontinuierlich über eine kontinuierlich offene Luftaustrittsöffnung (55) mit dem Abgabekanal in Verbindung steht, wodurch Luft während des Rückkehrhubs über den Abgabekanal in die zweite Kammer tritt.

12. Abgabevorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher die Luftaustrittsöffnung zwischen einem ringförmigen oberen Ende (60) des hohlen oberen Fortsatzes (40) des ersten Kolbens und einer Innenwand des hohlen oberen Abschnitts (48) des zweiten Kolbens festgelegt ist, wobei die Flüssigkeitsautrittsöffnung (57) durch den ringförmigen oberen Endabschnitt des hohlen oberen Fortsatzes (40) des ersten Kolbens festgelegt ist, wobei sich die Luftaustrittsöffnung unmittelbar benachbart zu der Flüssigkeitsautrittsöffnung befindet.

13. Abgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 11 und 12, bei welcher die Kanalmittel eine Mischkammer (67) festlegen, die sich stromabwärts sowohl der Luftaustrittsöffnung als auch der Flüssigkeitsaustrittsöffnung befindet, wobei sich die Mischkammer stromaufwärts der Abflußöffnung befindet, wodurch Luft und Flüssigkeit vor Abgabe gemischt werden.

14. Abgabevorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Kanalmittel einen Luftkanal und einen Flüssigkeitskanal (121) umfassen, der separat von dem Luftkanal gebildet ist, wobei sich der Luftkanal und der Flüssigkeitskanal von ihrer Luft- bzw. Flüssigkeitsautrittsöffnung zu einem Ort unmittelbar benachbart zu der Abflußöffnung erstrecken, wo sie verbunden sind, um ein Mischen von Luft und Flüssigkeit unmittelbar vor der Abgabe vorzusehen.

15. Abgabevorrichtung nach Anspruch 14, bei welcher sich wenigstens ein Endabschnitt (151) des Flüssigkeitskanals linear in Flucht mit der Abgabeöffnung erstreckt.

16. Abgabevorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher die Kanalmittel einen Betätigungsknopf (65) umfassen, der mit den Kolben zusammenwirkt, um den Abgabekanal (67) festzulegen, wobei der Betätigungsknopf manuell derart verlagerbar ist, daß er den ersten und zweiten Kolben während des Betätigungshubs relativ zu dem Körper bewegt.